第十讲-新型非金属材料B.ppt

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1、《材料化学》新型无机非金属材料New-styleNon-metallicInorganicMaterials主要内容：5.1半导体材料5.2特种陶瓷5.3敏感材料5.4激光材料5.5光导纤维5.6超导材料5.2特种陶瓷5.2.2制造工艺③冷等静压成型单向加压成型因压力不均匀而使坯体易变形，难以保证质量。各向等压成型是一种均匀加压法。先在300MPa压力下预成型，然后在薄膜袋中，用水、甘油为介质，在50MPa一400Mpa压力下成型。（2）成型制备技术④热压铸成型将原料粉末与粘结剂(如石蜡)混合，调制成塑性瓷科，用注射成型机把此料于130℃～300℃温度

2、注射入金属模内，形成瓷坯。⑤注浆成型将原料粉末、水(或甘油、酒精等)分散悬浮刑、粘结剂、除气剂等制成一定浓度的料浆，注入石膏模内，经一定时向后形成注件，在室温下干燥。5.2特种陶瓷5.2.2制造工艺（3）烧结目的：增加致密度、机械强度、减少气孔等。烧结是吉布斯函数降低的过程。其动力来自粉末颗粒内外表面能的降低和晶格畸变能的降低。能否进行烧结的热力学条件取决于晶界能与表面能之比。热压烧结反应热压烧结热等静压烧结反应烧结法CVD法5.2特种陶瓷5.2.2制造工艺（3）烧结方法热压烧结:已用于A12O3：陶瓷车刀的制备，在CaF2、PZT、Si3N4等材料生

3、产中也有广泛应用。粉体置于压模中，从上到下用10～50MPa的压力，边单轴加压边加热到高温的烧结方法称热压烧结法。常用的模具材料有石墨、氧化铝和碳化硅等，石墨可承受70MPa压力，1500一2000℃高温，A12O3模可承受200MPa压力。5.2特种陶瓷5.2.2制造工艺（3）烧结方法反应热压烧结:①相变热压烧结氧化锆在相变温度(800一1200℃)和0.3MPa压力下，进行热压烧结可以在比正常烧结温度低的情况下，几十分钟内烧结出高稳定性、高强度、高透明度的细晶陶瓷。在热压铸过程中同时伴随化学反应过程。②分解热压烧结含氢氧化物或水合物氧化物原料，在高

4、温过程中发生脱水或释气分解，此时施加合适的机械力进行热压烧结，则可在较低温度、压力和短时间内获得高密度、高强度的优质陶瓷。例如用镁或铝的氢氧化物(或硫酸盐)来烧制氧化镁、氧化铝陶瓷，温度在900一1200℃，加压0.5h可获得相对密度为99％以上的制品。③分解合成热压烧结在热压铸过程中既有分解反应又有合成反应。例如，Ba(OH)或BaCO3：分解的BaO与TiO2合成BaTiO3。5.2特种陶瓷5.2.2制造工艺（3）烧结方法热等静压烧结:温度更高2000℃，压力更大50～200MPa。边加热边各向施压。通过多孔坯体同气相或液相发生化学反应，使坯体质量

5、增加，孔隙减小。例如反应烧结氮化硅坯体中的Si、SiO2、和CaF2同氮反应生成Si2ON2。Si2ON2晶体从被氮饱和的玻璃相中析出，氮氧化硅的相对密度大于90％。反应烧结:5.2特种陶瓷5.2.3结构陶瓷---工程陶瓷氧化物陶瓷Al2O3陶瓷、ZrO2陶瓷非氧化物陶瓷氮化物陶瓷、碳化物陶瓷性能评价强度、硬度、韧性、耐温、耐磨、耐蚀等5.2特种陶瓷（1）功能陶瓷的应用5.2.4功能陶瓷5.2特种陶瓷能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料。5.2.4功能陶瓷（3）压电陶瓷正压电效应介质在受到机械压力时，导致其表面带电。逆压电效应对介质施加激励电场，导

6、致其产生机械变形。压电陶瓷Pachinko游戏机（2）介电陶瓷特点是：体积小、耐热性好、损耗小、绝缘电阻高，但容量小，适用于高频高压电路。5.2特种陶瓷具有电光特性的陶瓷，光学性质会随外电场的变化而改变，表现出电控双折射和电控散射。5.2.4功能陶瓷（4）光电陶瓷立体电视的原理立体电视奥秘在一副能分离左眼和右眼图像的立体观察镜，这种观察镜的镜片是用电光陶瓷制作的。5.2特种陶瓷5.2.4功能陶瓷（5）磁性陶瓷铁氧体磁性陶瓷由铁和其它一种或多种金属（Ba、Sr和稀土等）的氧化物组成的复合氧化物。电阻率比金属磁性材料高，原料来源充足，生产方便，价低，在永磁

7、、高频软磁、磁记录等方面的应用发展很快。主要应用人造骨；人造齿；人造心脏瓣膜；人造关节；固定化酶载体等。（6）生物陶瓷5.2特种陶瓷5.2.4功能陶瓷（6）生物陶瓷5.3敏感材料5.3.1传感器与敏感材料（1）敏感材料传感器技术是现代科技的前沿技术，是信息技术的基础。传感器产业也是国内外公认的具有发展前途的高技术产业。而敏感材料是传感器获取、感知和转换有用信号的关键元件。光敏材料是利用半导体的光敏特牲制成的.半导体材料在光的激励下,会产生更多的电子空穴对,致使导电能力增加,电阻率减小.由此可以制造出紫外光传感器(CdS、ZnS等)、红外光传感器(PbS

8、、PbTe等)等光敏传感器。敏感材料是指对电、光、声、力、热、磁、气体分布等待测量的微小变化而